SF6开关设备的泄漏问题

1　SF₆开关设备泄漏故障情况

当前SF₆开关设备运行中暴露出的泄漏故障主要是液压机构漏油和设备本体漏气。国产设备的泄漏故障率高于进口设备。其情况如下：
　　（1）根据文［1］的统计：1989～1997年，220kV及以上SF₆断路器和GIS发生的泄漏故障中，液压机构漏油共80次，其中进口设备为8次；设备本体漏气共26次，其中进口设备为3次。
　　（2）据文［2］的统计：所有故障中比例*大的是液压机构。1993年北京共处理SF₆断路器液压机构漏油15台次。国产SF₆断路器的漏气问题很突出，北京所使用的220kVSF₆断路器中仅1993年度就有11台断路器中的11相本体漏气，全年共补气18次。
　　（3）据文［3］的统计：1994年SF₆断路器共发生49次故障，其中液压机构严重漏油9次，设备本体漏气16次，国产、进口设备都存在这一问题。
　　（4）据文［4］的统计：1988～1995年间国产500kVSF₆断路器共发生22次故障，其中主要是密封质量问题，几乎占了故障的一半。
　　（5）据文［5］，国际大电网会议（CIGRE）23－03特别工作组曾对11家巴西用户的7个制造厂家的29台GIS进行调查，结果显示：在某些变电站，设备每年的SF₆泄漏率超过3％，个别情况可高达10％。对于大多数巴西的100～200kV的GIS，则低于但十分接近容许值1％。仅在1991～1993年间，在巴西安装的GIS，由于泄漏至少导致5623kg SF₆排放到大气中，这造成了可观的经济损失，并污染了环境。
　　另外，据德国一个大型公用事业设施的故障统计，在SF₆断路器的主要故障中，驱动机构的故障超过40％，居**位，SF₆泄漏以及辅助和二次回路中的故障分别居**位和第三位。
　　（6）据文［6］，国际大电网会议13－06工作组1988～1990年**次调查（主要针对SF₆断路器）指出：在123kV级断路器的故障中，液压机构占69％，245kV级达63％，在运行中经常出现漏油、漏N₂、自卫能力装置失误、电动泵故障等问题。
　　据文［7］，上述调查还指出：次要故障的2／3是泄漏，即断路器本体漏气、液压机构漏油和气动机构漏气。

2　泄漏发生的主要部位

（1）液压机构的主要漏油部位有：三通阀和放油阀、高低压油管、压力表和压力继电器接头以及工作缸活塞杆和贮压筒活塞杆的密封受损处、低压油箱的砂眼处等。
　　（2）SF₆断路器本体的漏气部位有：支柱驱动杆和密封圈划伤处、充气阀密封**处、支柱瓷套根部有裂纹处、法兰联接处、灭弧室顶盖有砂眼处、三联箱盖板、气体管路接头、密度继电器接口、二次压力表接头、焊缝和密封槽与密封圈（垫）尺寸不配合等处。
　　（3）GIS的漏气部位有：隔室、绝缘子、O型密封圈、开关绝缘杆、互感器二次线端子、箱板连接点、气室母管、附件砂眼处和气室伸缩节接口等处。

　　（1）对液压机构，漏油会引起短时频繁启泵打压或补压时间过长，阀体大量内渗油会造成失压故障，液压油进入储压筒氮气侧会造成压力异常升高等，这会影响SF₆断路器**运行。
　　（2）对于SF₆断路器和GIS，虽然泄漏到大气中的SF₆浓度很低，但它在大气中有很长的残存期，并能吸收红外幅射而产生温室效应。此外，频繁补气和SF₆气体的大量泄漏，不仅影响设备**运行，也影响人身健康。

  （1）对液压机构，其主要原因是：
　　①制造方面：对工作缸、贮压筒活塞杆等动密封结构的设计考虑欠周，元部件加工表面粗糙、洁净度差，致使一些杂物（金属颗粒，棉纱等）滞留于密封表面并污染液压油，在机构运转时这些杂物研磨密封圈甚至划伤贮压筒内表面，频繁打压、压力异常升高等故障多数由此引起。
　　②使用方面：投运前验收不严、不细；露天检修，不能确保机构元部件不受污染。
　（2）对SF₆断路器和GIS，从20余年的运行情况来看，不管是国产还是进口设备，都存在SF₆气体泄漏的问题。泄漏的原因主要来自制造厂，如铸件有砂眼、焊接处有裂纹、密封槽和密封圈尺寸不配合、密封圈老化、密封圈材质与法兰材质不相容、组装中密封工艺处理不当以及密度继电器存在质量缺陷等。
　　SF₆开关设备同油或空气断路器一样，也是需要进行维护和检修的。文［5］指出，制造商可根据运行时间、操作周期和开断短路电流次数来确定维修间隔，标准维修间隔为12年。现代SF₆断路器希望的维修间隔大于20年。水力发电机特别是抽水蓄能发电机断路器由于其操作次数较多，故检修间隔较短。
　　目前我国检修周期、检修工艺、检修方式、备品备件等问题还都处于摸索阶段，而我国220kV及以上SF₆开关设备的运行时间大多已接近12年检修间隔，这在一定程度上也造成了泄漏故障的发生。

5　建议

（1）对液压机构，制造厂应改进密封结构设计，提高加工和装配工艺水平，严格外购件进厂后和整机出厂前的质量检验，以进一步提高产品的可靠性。　　*好是采用弹簧机构，因为弹簧机构的突出优点是结构简单、直观、无漏油问题、维护量少、维护费用低，相对其它类型操动机构具有较高的可靠性。从表1、2可以看到弹簧机构的运行可靠性明显高于气动机构和液压机构。为此建议尽快推出配220kV、40～50kA自能式SF₆断路器的弹簧机构。

（2）国家电网公司电力**工作规程规定

1、装有SF₆设备的配电装置室和SF₆气体实验试，应装设强力通风装置，风口应设置在室内底部，排风口不应朝向居民住宅或行人。

2、在室内，设备充装SF₆气体时，周围环境相对湿度应不大于80%，同时应开启通风系统，并避免SF₆气体泄漏到工作区。工作区空气中的SF₆气体含量不得超过1000L/L。······

6、工作人员进入SF₆配电装置室，入口处若SF₆气体含量显示器，应先通风15min，并用检漏仪测量SF₆气体含量合格。尽量避免一人进入SF₆配电装置室进行巡视，不准一人进入从事检修工作。······

8、进入SF₆配电装置低位区或电缆沟进行工作，应先检测含氧量（不低于18%）和SF₆气体含量是否合格······